360万吨/年煤柴油加氢裂化装置运行分析及瓶颈处理

2022-12-07

一、概述

加氢裂化技术是重油深度加工的主要工艺, 可以在实现原料轻质化的同时直接生产清洁燃料和优质化工原料, 是现代炼油核心工艺[1,2]。中海炼化惠州炼化360万吨/年煤柴油加氢裂化装置采用北京石油化工科学研究院开发的RMC专利技术。本装置设计的直馏柴油、直馏煤油、催化柴油掺炼比例为70%、20%、10%。新鲜原料中的直馏柴油、直馏煤油平均加工比例为72%和22%, 催化柴油掺炼量大部分时间维持在10%以下。装置主要技术特点如下:采用双剂串联一次通过的加氢裂化工艺;反应部分采用炉前部分混氢方案;分馏部分采用脱硫化氢塔+常压塔出航煤、柴油方案, 设脱硫化氢塔重沸炉和分馏塔重沸炉;吸收稳定部分采用重石脑油作吸收剂的方案;催化剂的硫化采用干法硫化;催化剂的钝化采用低氮油注氨的钝化方案;催化剂再生采用器外再生方案。装置于2009年4月一次开车成功, 目前装置运转情况良好。

二、装置长周期运行分析

1. 开工率与处理量统计

装置于2009年4月开车成功。2009年4月开工, 所以当年开工率与处理量较低;2010年停工撇头2次, 2011年停工大检修, 所以2010与2011年开工率为0.9左右, 处理量为300万吨左右;2012与2013年装置满负荷生产, 所以开工率接近1, 处理量达到了设计值365万吨。

2. 能耗分析

装置设计能耗为46千克标油/吨, 运行期内能耗远低于设计值。2009年因为液力透平密封时常故障未投用, 且利用中段回流热的汽包无法按照设计生产1.1MPa的蒸汽, 汽包所产蒸汽处于放空状态, 造成能耗高达25.1千克标油/吨。2010年装置经历了三次开停工, 导致装置总的能耗达到25.81千克标油/吨。2011年装置综合能耗相较于2010年降低3千克标油/吨, 为22.82千克标油/吨, 这是因为2011年装置采取了多项节能措施, 大幅降低了能耗。这些措施主要包括:2011年装置部分原料改为热进料, 此项对降低燃料气消耗量起到较好的效果;2010年因反应系统压降高, 循环机负荷大, 中压蒸汽消耗量大, 2011年系统压降高的问题得到解决, 中压蒸汽消耗量较去年大幅降低;2010年后半年实施的汽包改造项目使汽包在2011年全年产汽;2011年10月份的停工检修, 装置增加新氢无级调量系统一套, 在检修后一个多月的生产中起到了较好的节电效果。2012年仅非计划停工3天, 其余时间都处在高负荷运行, 且2011年年底检修增加的新氢无级调量系统在2012年一直正常投用, 另加上操作人员的精细化操作, 所以2012年装置能耗又有所优化, 达到21.82千克标油/吨。2013年装置按照既有思路维持平稳生产, 能耗与2012年持平。

3. 主要产品性质分析

本装置设计生产液化气、轻石脑油、重石脑油、航煤和柴油, 副产干气和低分气。其中轻石产品主要供给中海壳牌作为乙烯原料, 重石脑油产品供给下游的重整单元, 在此主要讨论航煤和柴油产品性质。在运行期内航煤密度根据加工原料性质不同略有变化, 大致为810kg/m3左右, 烟点为25mm左右, 可以作为优质航空煤油。在运行期内柴油密度根据加工原料性质不同略有变化, 大致为820kg/m3左右, 十六烷值为60左右, 由于本装置柴油为超低硫, 是优质的燃料油产品。

三、生产瓶颈及对策

装置运行期内出现了比较多的生产瓶颈问题, 不仅影响了正常生产还对于装置的运行安全产生了影响, 其中影响最大的是精制反应器床层压降上升较快问题和高压换热器E105壳程结盐问题。

1. 精制反应器床层压降上升较快问题

本装置设计两反应器串联, R101为精制反应器, R102为裂化反应器。由于精制反应器R101床层上升较快, 在2010年3月和2010年9月装置停工对R101进行撇头处理, 影响了装置的长周期运行, 另外在2011年大检修期间对于R101也进行了撇头处理。撇出催化剂的分析结果表明原料油带铁、带水是造成R101床层压降快速上涨的主要原因。由于原料为典型的环烷基油, 且带有一定量的小分子酸, 水在油中的溶解度较大, 无法通过沉降的方法脱除原料油中的水。带水的原料油在罐区又存在较大的腐蚀, 造成装置的原料油铁离子含量高。目前主要采取了两种手段进行应对:一是将柴油改为热进料, 此方法需常减压稳定操作, 控制好柴油质量和温度;二是对罐区进行有针对性的防腐, 避免环烷酸、小分子酸对罐体和管线的腐蚀。图1为2011年撇头后R101第一床层压降趋势。可见上述措施实施后, 目前R101一床层压差控制较好, 上升速度缓慢, 避免了2013年再次停工撇头换剂, 如果工况不发生明显改变, 预计可在2014年大检修时进行换剂处理。

2. 高压换热器E105壳程结盐问题

装置中高压换热器E105管程为热高分气体, 壳程为循环氢, 壳程结盐严重一方面影响换热器换热效率, 另一方面影响系统压降, 增加能耗。在2010年8月停工时对于E105壳程及管线利用大量除盐水进行了冲洗, 分析结果表明此处结盐主要为氯化铵结晶。经分析, 导致铵盐结晶的氯化氢主要来自于重整装置所提供的新氢原料中。图2为E105壳程压差趋势。目前采取的应对措施如下。一是调整工艺参数, 减缓结盐趋势:1.降低进料量, 降低系统总压降;2.E105管程入口温度, 提高结盐点温度, 降低氯化铵分压, 使氯化铵不易结盐;3.反应注水量由18t/h提高到20t/h, 尽可能降低系统中NH3浓度。二是联系重整单元, 督促其在脱氯剂穿透前尽快更换重整氢脱氯剂。